(57)【要約】【課題】 燃料電池装置において電池反応に伴なって生成する液状水を効率的に除去する。【解決手段】燃料電池主体１０、周辺設備１２、集水槽１４から構成する。該周辺設備は、ポンプ、コンデンサー、混合槽、ファンなどからなり、該燃料電池主体に接続されて燃料アルコールの供給、排気、発生電力の授受などを行なう。該集水槽は、該燃料電池主体と該周辺設備の下方に設置され、傾斜流路１４０を備えて、燃料電池主体内の電池反応により生じた液状水を受けて、傾斜流路を経て排水口１４２から排出する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池主体、周辺設備、集水槽から構成し、
該燃料電池主体は、燃料、酸素の供給、発生電力の取り出しを行なう該周辺設備に接続され、
該集水槽は、該燃料電池主体と該周辺設備の下方に設置されて、該燃料電池主体と該周辺設備において発生する水の溢出時に形成されて滴下、流下する液状水を収集することを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記集水槽の底面は、傾斜流路であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記集水槽は、少なくとも１個の排水口を具え、該排水口は該流路の低い側末端に位置することを特徴とする請求項２記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記周辺設備は、１個以上のポンプ、コンデンサー、混合槽、ファンを含むことを特徴とする請求項１記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記燃料電池主体は、燃料電池スタック(fuel cell stack)であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池装置。
【請求項６】
前記燃料電池主体は、直接メタノール燃料電池スタックであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、燃料電池装置に関する。特に一種の燃料電池に生じる水の溢出(flooding)現象を処理可能な燃料電池装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料と酸化剤中に蓄えられた化学エネルギーを電極反応を通して電気エネルギーに転換する発電装置である。現在ある燃料電池を電解質の性質で分類すると、アルカリ性燃料電池、燐酸燃料電池、陽子交換膜燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池、固体酸化物燃料電池の５種がある。ここ数年、燃料電池の技術は進歩したが、商品化の面では出力密度が低い、水と熱の管理及び小型化が困難、コストが高いなどまだまだ課題がある。
大多数の燃料電池は、電気化学反応後水を生成するが、この水を反応系からどのように除去するか、或いはどのように再利用するかなどの問題があり、この水の処理が燃料電池システムの構築において極めて重要であった。
特に水の溢出(flooding)現象は、燃料電池が電気化学反応を行う過程において、必ず処理しなければならない問題である。水の溢出(flooding)現象は、その時の周囲の環境条件(温度、通風状況など)と関係があり、また直接的には燃料電池の電気化学反応により生成される液状の水が原因になると考えられる。
しかし公知の技術はこの現象を改善する手段を講じていないため、溢れ出る液状の水は空気の通道内に貯まり、燃料電池への酸素の供給に支障を来たしている。これでは燃料電池の発電効率に影響を及ぼし、また、公知の燃料電池システムにおいて管理が行き届かない場合には、溢れ出した液状の水は電子製品の回路へと漏れ出し、電子製品の故障或いはショートを引起している。
【特許文献１】特開２００５−３０２７０９号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
公知構造には以下の欠点があった。
すなわち、燃料電池の多くは電気化学反応により水を発生するが、この水への対処が不十分であるため、水の溢出現象を引き起こし、溢れ出る液状の水は空気の流通路内に貯まり燃料電池への酸素の供給に支障を来たしている。これにより燃料電池の発電効率に影響を及ぼし、また溢れ出した液状の水が電子製品の回路へと漏れ出せば電子製品を故障或いはショートする原因となる。
本考案は上記構造の問題点を解決した燃料電池装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本考案は下記の燃料電池装置を提供する。
すなわち、燃料電池装置において、水の溢出現象により起こる各種問題を処理するため、燃料電池主体(fuel cell main body)を、周辺設備(Balance of Plant, BOP)に接続し、集水槽は該燃料電池主体と該周辺設備の下方に設置し、該燃料電池主体と該周辺設備に水の溢出現象が発生した時の液状の水を収集することを特徴とする燃料電池装置である。
【考案の効果】
【０００５】
上記のように、公知技術では、通常は液状水を処理することはないが、本考案では液状水を収集することができ、しかも排水口を通して回収して再利用することもできる。さらに本考案燃料電池装置は、コンデンサー効果が最適な天気或いは周囲の環境における使用に適しており、燃料電池主体或いは周辺設備が即時に処理できず迅速に凝結できないために溢れ出した液状水を収集して、燃料電池システム全体から電子製品本体への損壊を防止することができ、これによって、これら少なくない液状水をうまく利用して燃料電池の関連作動を行い、外から供給を受ける水を減らすこともできる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１の本考案燃料電池装置の立体分解図に示すように、本考案の燃料電池装置１は、燃料電池主体１０、周辺設備１２、集水槽１４からなる。
該燃料電池主体１０は、液体燃料電池中の直接メタノール燃料電池スタック(direct methanol fuel cell stack)などの燃料電池スタック(fuel cell stack)で電力を発生する。
該周辺設備１２は、該燃料電池主体１０に接続する。通常、燃料電池の周辺設備は多くの部品を含み、図１中の周辺設備１２は内部に少なくともポンプ、コンデンサー、混合槽、ファンなどから構成される。
該集水槽１４は、該燃料電池主体１０と該周辺設備１２の下方に設置し、該燃料電池主体１０と該周辺設備１２に水の溢出現象が起きた時に形成される液状水を収集する。該集水槽１４の機能を増強するため、図１に示すように、該集水槽１４の底端には傾斜流路１４０を形成する。また該集水槽１４は少なくとも１個の排水口１４２を含み、該排水口１４２は該傾斜流路１４０の低い側の末端に位置する。該傾斜流路１４０と該排水口１４２の設置により、該燃料電池主体１０と該周辺設備１２に溢れ出した液状水が重力作用により該集水槽１４内壁面に付着し、液状水は該傾斜流路１４０を経て傾斜に従い流下して、最後に該排水口１４２から流出する。該集水槽１４が集めた液状水は再び該周辺設備１２に回流して利用される。
【０００７】
図１に示す燃料電池装置の断面図である図２に示すように、該燃料電池主体１０中の１個の燃料電池ユニット２が水の溢出現象を引起すと、該集水槽１４は該燃料電池ユニット２の液状水を受ける。酸素が陰極流路（流道）２０から陰極拡散層２２に接触して拡散により陰極触媒層２４に達すると、酸素と陽極側から到達した電子と水素イオンは電気化学反応を生じる。次に、該陰極拡散層２２は反応により生成された液状水を排出し、水の溢出(flooding)現象を防止する。液状水は、該陰極流路２０において水蒸気或いは液状水の状態で現われ、水蒸気は該陰極流路２０により排出されて該周辺設備１２内のコンデンサー(図示なし)に入る。液状水は重力の作用により該集水槽１４に向かって流下する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本考案燃料電池装置の立体分解図である。
【図２】図１が示す燃料電池装置の側面指示図である。
【符号の説明】
【０００９】
１  燃料電池装置
１０  燃料電池主体
１２  周辺設備
１４  集水槽
１４０  傾斜流路
１４２  排水口
２  燃料電池ユニット
２０  陰極流路
２２  陰極拡散層
２４  陰極触媒層
【図１】
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【図２】
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